新能源发电场SVG灰尘、潮气问题及解决方案
作者:每日风电 2020/10/24 浏览:9546 产品

01  SVG灰尘和潮湿问题概况

 

1.1 灰尘积累严重性很多早期的新能源发电场,如风力发电场、光伏发电场,都配置了风冷的SVG装置,该装置能够快速连续地提供容性和感性无功功率,实现适当的电压和无功功率控制,保障电力系统稳定、高效、优质地运行来。 

SVG装在室内或集装箱内(以下简称SVG室)运行中持续发热,因此空气会持续在SVG柜内外循环,运行一段时间,会大量灰尘积累到SVG内部装置上,见图1.1_1,清理后,运行一段时间会再次大量积累。

图1.1_1 SVG内部灰尘严重积

 

1.2 SVG内潮气

 

雨雪天气,潮气随冷却风由SVG室或集装箱进入,与电路板或功率模块上积累的灰尘混合在一起,形成潮泥,会造成:
1)电气间隙和距离减少;

2)降低绝缘性能

 

1.3 灰尘积累和潮气混合的后果
1)灰尘积累,导致散热效率降低,热量持续积累,从而故障甚至烧毁;
2)潮泥破坏电气性能,形成SVG功率单元故障,如放电、跳闸、甚至放炮;
2)控制单元故障:灰尘积累,电路板散热不良,同时灰尘会产生静电,造成控制单元故障;

3)维护困难:清理内部灰尘,需要将内部装置拆卸下来清尘,工作量大、效率低,影响生产和设备安全,见图1.3_1。

图1.3_1 SVG内部灰尘严重积

 

02  SVG防尘和除潮方案

 

2.1方案重点解决的问题
解决风冷SVG灰尘和潮气造成的问题,对应方案需要解决的重点:
1)通风散热有保障,同时须完好防尘
2)除潮,解决潮气的影响
3)智能自动化需求,如自动通风、自动除湿、自动清灰、智能滤材更换提示等
4)改造和运行成本低

5)运维便利

 

2.2 灰尘进入的原因
SVG集装箱进风口防尘等级低,目前防尘等级≦IP5X,这是灰尘进入的主要原因。
IP5X防尘级别,不适用于强迫风冷的空气散热和防尘;
强迫空气对流散热的防尘,则需要SVG集装箱的进风口防尘级别达到IP6X。
附 IP5X和IP6X防尘标准定义: 
依据标准:GB/T4208-2017 / IEC60529:2013 外壳防护等级(IP代码)
防护等级IP5X:外壳内压力与周围大气压力相同时,无灰尘进入,简称静态防尘即柜体内外无空气循环时,防尘,但有内外压差而空气内外对流时,不能防尘
防护等级IP6X:设备正常工作周期壳内的气压低于周围大气压力, 例如热循环效应引起,在压差≦2KPa 时,应无灰尘进入,简称动态防尘或尘密,该测试标准针对柜体内外存在强迫空气循环时,也须是防尘的

SVG的风量每小时能达到几万立方米,并且风压很大,根据标准,应采用IP6X防护等级通风滤尘装置(耐风压2Kpa).

 

2.3 SVG防尘总体方案
配置智能通风防尘环控系统,为SVG防尘、防潮提供方案,该系统由智能风扇控制器、IP65过滤风扇及风窗和加热器组成,具体性能如下:
1) SVG进风窗提升至IP6X 防尘且通风良好:配置IP65防尘级别的过滤风扇及风窗,适用于强迫通风且需要防尘的场合,将SVG进风窗的防尘等级提高到IP6X防尘级别;
2)SVG进风窗提升至IPX5防水;配置IP65防尘级别的过滤风扇及风窗,防水级别提升至IPX5。
3)配置前置加热器以防潮除湿:配置室外应用型加热器放置在外侧,这样雨雪天气潮气大时,风进入SVG室或集装箱之前就加热除潮,;
4)自动控制:自动启停过滤风扇,以通风散热;自动控制加热器,以除湿防潮
5)智能运维:
5.1)检测:SVG室内多点环境温度、湿度和灰尘浓度检测;
5.2)自动清灰:该系统能根据温度和灰尘浓度,自动控制IP65过滤风扇清除被滤材挡住的灰尘,以保障通风散热良好和延长滤材使用的期限,降低维护更换间隔和成本;
5.3)手动清灰或清雪:通过中控室的显示控制箱,远程手动清灰或清雪;
5.4)滤材更换管理功能:该系统自动根据室内温度和灰尘浓度,提示滤材更换的需求信息,更加智能运维和更好保障SVG室运行环境良好;
5.5)中控室监控:配置中控室监控箱,实现中控室对SVG室内的环境数据监视,也可以实现远程手动操作,如雪天时,可远程手动控制滤材外表面清雪等。

5.6)满足散热要求的通风量,以使SVG散热良好。

 

2.4 通风量计算
通常SVG模块的效率≧99%,即每1Mvar的发热量(功耗)约10KW,根据温升与所需风量换算公式:

Q:冷却所需风量

P:设备内部散热量(即设备消耗的电功率)
ΔTc:允许内部温升(摄氏度)
在此方案中,每1Mvar的发热功率按照最大10KW计算,允许内部温升取10ºC(按照SVG集装箱外的环境温度≦35ºC,SVG内部电子和电力元件装置允许的温度≦45 ºC,因此允许内部温升取10ºC),
每1Mvar所需风量Q为≧50m³/Min,折合每小时风量 ≧3000m³/h
 10Mvar的SVG集装箱所需风量:
30000m³/h,考虑裕量,有效风量按照35000 m³/h计
 20Mvar的SVG集装箱所需风量:

60000m³/h,考虑裕量,有效风量按照70000 m³/h计

 

2.5 监测和控制配置
2.5.1电气配置
显示控制箱1台、现场控制箱1台,智能风扇控制器3~4只,若干台过滤风扇。
2.5.2控制逻辑
1)分三或四路控制,每一路配置1只智能风扇控制器,分别对应的一路过滤风扇组。
2)自动启停过滤风扇:每一路根据所在位置的温度,自动启停过滤风扇,用来进风(出风利用SVG原风机)),用以通风散热。
说明:过滤风扇在停止时,由于在SVG原配置抽风机的风压下,也会有大量风量从过滤风扇的进入,通常能保障有效散热,此时处于微功耗待机状态。
3)自动清灰:每一路会在对应智能风扇控制器的控制下,自动控制相应的过滤风扇清除积累在滤材外表面的灰尘,;三或四路自清灰功能,依次轮流自动清灰,在自清灰的同时,也保障通风散热良好。
4)滤材更换:每一路根据所在位置的温度和灰尘浓度,自动提示是否需要更换所在回路的滤材。
5)远程监控:具有中控制显示运行状态功能,同时中控室可远程设置参数和手动启停过滤风扇和手动自清灰(手动自清灰,可用于手动清积累在滤材外面的雪)。
2.5.3主要部件
2.5.3.1 显示控制箱

图2.5.3.1_1 显示控制箱

 

显示控制箱的性能和功能:
1)配置主要部件,如:触摸屏、控制处理电路板和无线通信模块;
2)显示SVG集装箱内各路的温度、湿度和灰尘浓度等数据值;
3)显示各路过滤风扇及智能风扇控制器的运行状态及管理信息;
4)统一设置和调整各路过滤风扇及智能风扇控制器运行参数;
5)中文显示和设置界面;
6)中控室壁挂式安装
2.5.3.2智能风扇控制器

图2.5.3.2_1 智能风扇控制器

 

智能风扇控制器,其性能和功能:
1)SVG集装箱(室)内的温度、湿度检测和灰尘浓度检测
2)过滤风扇通风的启、停控制;过滤风扇滤材的自清灰控制;
3)过滤风扇的滤材更换提示;
4)配置通信接口RS485,便于远传信号。
5)外形尺寸WxDxH(mm):108x66x95mm,安装在SVG室内。
2.5.3.3现场控制箱
现场控制箱,参见图2.5.3.3_1 现场控制箱,其配置和功能:

图2.5.3.3_1 现场控制箱

 

1)配置断路器、接触器、无线通信模块和其它元件,用以线路通断控制和线路保护;
2)根据智能风扇的控制命令,直接控制各路过滤风扇的启停、自清灰;
3)与显示控制箱进行数据交互;
4)现场安装,具体尺寸,依据施工要求而定。
2.5.3.4 过滤风扇
采用型号NFS6626.330-F.230的过滤风扇,参见图2.5.3.4_1,其参数:

图2.5.3.4_1 IP65过滤风扇及风窗

 

1)防护等级IP65,通过国家CNAS试验室防护等级型式试验,如果试验报告,可联系耐斯普特;;
2)通风效率高,且滤尘级别≧F5(1um灰尘颗粒)
3)工作电压230VAC,支持自清灰;
4)根据现场控制箱接触器的通断,进行运行或停止

国家认可试验室IP65防尘防水实测 

03  安装

 

3.1 过滤风扇安装

1)金属支架功能与安装:
根据每个SVG室或集装箱的进风窗情况,设计支架,用于安装IP65过滤风扇和高防护等级加热器。
金属支架安装在SVG室的进风窗上,固定后,采用发泡胶、密封胶等材料将周边缝隙封严实,达到IP65级别。
现场一共16个进风窗,每个进风窗配置10个过滤风窗,其过滤风窗布局示意图参见图3.1_2。
支架根据现场状况,设计成易维护型,如果现场进风窗可拆卸,则设计成固定支架,参见图4.3.1,如果现场进风窗不可拆卸,则设计成可打开式的门结构,参见图3.1_1

图3.1_1 开门式支架

2)IP65过滤风扇安装:
IP65过滤风扇安装于根据于SVG室设计的支架上,并合理布线。

3.2 智能风扇控制器安装

智能风扇控制器安装在SVG集装箱内,采用35mm导轨安装,安装箱合适位置,参见3.2_1。

图3.2_1 智能风扇控制箱安装

3.3 现场控制箱安装

现场控制箱放置于SVG低压室内,用于执行智能风扇控制器的控制执行部件和与远程通信的部件,主电源取自SVG低压室(如负荷满足)或取自场站低压配电室输出回路(在SVG室低压负荷不够的情况下),安装参加图2.5.3.3_1。

3.4 显示控制箱

显示控制屏及通信器件,安装在显示控制箱中,该控制箱通常壁挂在场站监控室等位置,参见图2.5.3.1_1。

 

04  应用案例

 

采用智能通风防尘环控产品,改造某些风电场,以某风电场为例介绍。
4.1 现场情况
现场SVG容量12.5Mvar,集装箱安置,遇到的问题:
1)灰尘积累严重,灰尘清理极为不便
2)雨雪天气,故障频发,闪络、跳闸和模块放炮,严重影响SVG的正常运行。
4.2 配置方案
方案组成:
1)IP65过滤风扇 45台;
2)风窗支架11台套;
3)高防等级加热器,45只(选配,如无潮湿问题,则不配置);
4)智能风扇控制器 3只,多点监测环境、多路控制和自动清灰;
5)现场控制箱;

6)中控显示控制箱。

4.3 改造后的状况
4.3.1 改造后的安装效果
改造后的安装,见图4.3.1、图4.3.2和图2.5.3.1_1。

图4.3.1 SVG进风窗外侧

图4.3.2 SVG进风窗内侧

4.3.1 改造后的运行效果
改造后,运行以来,无明显灰尘进入,SVG没有因为潮气及雨雪天气等恶劣天气发生故障。

同时滤材上无明显灰尘积累和堵塞,也无需人工维护清理滤材上和SVG内的灰尘。

 

05  经济性分析

 

本SVG智能通风防尘、防潮系统方案,造价成本、人工成本低(运行后约3年无须更换滤材)、运行成本低(耗电量低)和自动化程度高,同时有很好经济实用性。

本SVG智能通风防尘、防潮系统运行后,运行成本(约)与空调方案的对比,见图5.1通风防尘防潮方案与空调方案的年度费用分析。

图5.1 通风防尘防潮方案与空调方案的年度费用分析

从图5.1中,看出10兆乏的SVG年度费用通常小于1.45万,空调方案的年度费用却20万元以上,60兆乏的SVG,空调方案的年度费用高达132万元,而智能通风防尘、防潮方案却约5万元。

 

06  联系我们

耐斯普特  专业致力于电气设备微环境管理的研究、产品开发、方案设计和智能化运维。
耐斯普特  擅长依据用户特定环境(如:高温、高湿环境,沿海潮湿、盐雾环境,北方风沙、温差大环境等)、特定问题和特定需求,设计针对性方案,、解决用户现场电气设备内微环境的问题!
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来源:耐斯普特
                   
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